[发明专利]基于电磁双控的超精密机床高精度加工装置及控制方法

说明书

本发明公开了基于电磁双控的超精密机床高精度加工装置，其技术方案要点是：所述运动平台包括运动部件以及与运动部件活动连接的支撑部件；所述运动部件设有磁控进给部件和电磁转化部件，电磁转化部件与磁控进给部件的输出端连接；电磁转化部件与支撑部件之间的接触面为平行面，磁控进给部件控制电磁转化部件的移动方向与接触面垂直设置；磁控进给部件、电磁转化部件的信号输入端均与控制器的信号输出端连接，磁控进给部件、电磁转化部件依次响应于运动平台的精加工反馈信号。在机床加工的最后一道工序时，在调整好进给量之后，通过电磁转化部件将运动部件吸附于支撑部件之上，不仅可以减小外界对该运动平台的干扰，也可以削弱身的振动强度。

技术领域

本发明涉及机床控制技术领域，更具体地说，它涉及基于电磁双控的超精密机床高精度加工装置及控制方法。

背景技术

目前，在超精密机床加工技术之中，机床加工精度已经达到纳米级精度，再往上的突破变得尤为困难。而现有的国内机床加工精度普遍才达到亚微米级或者纳米级，但是相比国外能稳定加工出1nm表面粗糙度的工件相比，其加工精度无论是在精度本身或者稳定性上都无法相比。而在这种环境之下，国内关于提高超精密机床加工精度的方法主要有提高超精密机床的核心运动部件的形位精度或者选用精度更高的控制器，但是无论是提高核心运动部件的形位精度还是选用更好的控制器都受限于国外对我国实行的技术封锁，且这些方法成本较高。因此，如何研究设计一种低成本的超精密机床高精度加工装置及控制方法是我们目前急需解决的问题。

发明内容

为解决现有提高超精密机床加工精度的技术难度大、投入成本高的问题，本发明的目的是提供基于电磁双控的超精密机床高精度加工装置及控制方法。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

第一方面，提供了基于电磁双控的超精密机床高精度加工装置，包括导轨、运动平台、刀座、控制器，运动平台与导轨套接，刀座与运动平台固定连接，运动平台与控制器电性连接，所述运动平台包括运动部件以及与运动部件活动连接的支撑部件；所述运动部件设有磁控进给部件和电磁转化部件，电磁转化部件与磁控进给部件的输出端连接；电磁转化部件与支撑部件之间的接触面为平行面，磁控进给部件控制电磁转化部件的移动方向与接触面垂直设置；磁控进给部件、电磁转化部件的信号输入端均与控制器的信号输出端连接，磁控进给部件、电磁转化部件依次响应于运动平台的精加工反馈信号。

进一步的，所述电磁转化部件位于支撑部件上方，电磁转化部件的吸附作用沿竖直方向设置。

进一步的，所述磁控进给部件为伸缩气缸、电动伸缩节中的任意一种。

进一步的，所述电磁转化部件包括依次串联形成闭合回路的电源、通断器件、电磁铁，通断器件为继电器、MEMS开关、可关断晶闸管中的任意一种。

进一步的，所述控制器设有用于控制电源输出电压的脉冲宽度调制电路。

第二方面，提供了基于电磁双控的超精密机床高精度加工控制方法，使用如第一方面中任意一项所述的加工装置，包括以下步骤：

运动平台在最后一道精加工工序中达到预设进给量位置时，向控制器发出精加工反馈信号；

磁控进给部件响应于精加工反馈信号，驱使电磁转化部件伸出后与支撑部件的表面接触；

电磁转化部件在伸出动作完成后响应于精加工反馈信号，通电磁化后在磁力吸附作用下将运动部件吸附稳定在支撑部件当前位置。

进一步的，所述电磁转化部件通过脉冲宽度调制电路控制电源的输出电压大小以实现调节吸附作用力大小。

进一步的，所述电磁转化部件通过控制电路通断实现吸附作用力的产生与消失。